CN104517673A - 碳纤维复合材料芯导线及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料芯导线及制备方法，该导线包括导线内芯和铝合金导体，铝合金导体铰合在导线内芯周围，导线内芯由多股碳纤维复合芯和至少一层玻纤带防护层组成，多股碳纤维复合芯和玻纤带防护层斜向拧合粘结一体，碳纤维复合芯由高温环氧树脂、固化剂、促进剂、碳纤维组成，高温环氧树脂：固化剂：促进剂：碳纤维为100：120：2：80，碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。碳纤维经导纱机构、张力机构、偶联剂量喷涂器、真空注射预浸装置、烘干筒后得到复合碳纤维线，复合碳纤维线再经缠绕机、浸润涂胶最后上绞线机按常规的方法制得本发明的导线。本发明的导线电导率高、载流量大、强度大、重量轻、耐腐蚀，使用寿命长。

Description

碳纤维复合材料芯导线及制备方法

技术领域

 本发明涉及一种架空输电线路用导线，具体涉及一种碳纤维复合材料芯导线及制备方法，属于输电导线制造领域。

背景技术

架空输电导线作为输电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。长期以来，架空导线主要使用钢芯铝绞线。钢芯铝绞线存在如下缺陷：一是强度低；二是导电率低，载流量小，导线运行中存在钢丝材料引起的磁损和热效应，运行温度高；三是线膨胀系数大；四是重量重；五是不耐腐蚀、重量大；五是不耐腐蚀，通过线铝线与镀锌钢线之间存在电化腐蚀的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料芯导线及制备方法，以克服现有技术的钢芯铝绞线强度低、导电率低、载流量小、膨胀系数大、重量重、不耐腐蚀的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是:

一种碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯及其外层的铝合金导体，铝合金导体铰合在导线内芯周围，导线内芯由多股碳纤维复合芯和至少一层玻纤带防护层组成，多股碳纤维复合芯和玻纤带防护层斜向拧合粘结一体，所述碳纤维复合芯由高温环氧树脂、固化剂、促进剂、碳纤维组成，高温环氧树脂：固化剂：促进剂：碳纤维为100：120：2：80，所述碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。

该碳纤维复合材料芯导线的制备方法，工艺步骤如下：

A，聚丙稀腈基碳纤维由纱架经导纱机构、张力控制机构进入偶联剂喷涂器；

B，聚丙稀腈基碳纤维上喷涂KH560溶剂，然后进入真空注射预浸装置浸渍高温环氧树脂，进入加热成型模具中固化成型，加热固化成型分为预热、凝胶、固化三个阶段，三个阶段的温度分别为：120℃～130℃、160℃～170℃、170℃～190℃；

C，进入烘干筒二次固化，烘干筒的进口温度为160℃～170℃，出口温度为150℃～160℃，得到固化的复合碳纤维线；

D，将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和玻纤带防护层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；

E，碳纤维复合芯线材引入浸渍容器中再次浸润涂胶，经烘箱加热160℃～170℃，再引入浸渍定型机构中进行浸渍定型，得到碳纤维复合芯；

F，将碳纤维复合芯收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将铝合金导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线。

作为对上述技术方案的改进，所述张力控制机构对单根聚丙稀腈基碳纤维所施加的张力为40N～50N。

与现有技术相比，本发明的导线具有如下优点：

1、强度高，普通钢丝的拉伸强度为1200MPa---1400MPa，而碳纤维复合材料芯导线强度是前者的两倍。

2、导电率高，载流量大，碳纤维复合材料芯导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失约6%。

3、线膨胀系数小，弛度小，碳纤维复合材料芯导线与传统导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝铰线的1/10，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了电线运行的安全性和有效性.

4、重量轻，碳纤维复合材料芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下碳纤维复合芯导线的铝截面积为常规导线的1.3倍。碳纤维复合芯导线单位长度重量约为常规导线的60一80%。

5、耐腐蚀，使用寿命长，碳纤维复合材料芯导线与环境亲和，而且又避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电腐蚀问题。较好的解决了铝导线长期运行的老化问题，使用寿命高于普通导线的2倍。

6、降低线路成本，碳纤维复合芯导线抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点可使杆、塔之间的跨距增大、高度降低、同样容量线路成本比普通导线低。

附图说明

图1为本发明的碳纤维复合材料芯导线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明作进一步地说明。

如图1所示，本发明的碳纤维复合材料芯导线，包括导线内芯及其外层的铝合金导体3，铝合金导体3铰合在导线内芯周围，所述导线内芯由多股碳纤维复合芯1和至少一层玻纤带防护层2组成，多股碳纤维复合芯1和玻纤带防护层2斜向拧合粘结一体，所述碳纤维复合芯1由高温环氧树脂、固化剂、促进剂、碳纤维组成，高温环氧树脂：固化剂：促进剂：碳纤维为100：120：2：80，所述碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。

该碳纤维复合材料芯导线的制备方法，工艺步骤如下：

A，聚丙稀腈基碳纤维由纱架经导纱机构、张力控制机构进入偶联剂喷涂器；

B，聚丙稀腈基碳纤维上喷涂KH560溶剂，然后进入真空注射预浸装置浸渍高温环氧树脂，进入加热成型模具中固化成型，加热固化成型分为预热、凝胶、固化三个阶段，三个阶段的温度分别为：120℃～130℃，160℃～170℃，170℃～190℃；

C，进入烘干筒二次固化，烘干筒的进口温度为160℃～170℃，出口温度为150℃～160℃，得到固化的复合碳纤维线；

D，将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和玻纤带防护层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；

E，碳纤维复合芯线材引入浸渍容器中再次浸润涂胶，经烘箱加热160℃～170℃，再引入浸渍定型机构中进行浸渍定型，得到碳纤维复合芯；

F，将碳纤维复合芯收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将铝合金导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种碳纤维复合材料芯导线，其特征在于：包括导线内芯及其外层的铝合金导体，铝合金导体铰合在导线内芯周围，导线内芯由多股碳纤维复合芯和至少一层玻纤带防护层组成，多股碳纤维复合芯和玻纤带防护层斜向拧合粘结一体，所述碳纤维复合芯由高温环氧树脂、固化剂、促进剂、碳纤维组成，高温环氧树脂：固化剂：促进剂：碳纤维为100：120：2：80，所述碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。

2.一种如权利要求1所述碳纤维复合材料芯导线的制备方法，其特征在于：该方法的工艺步骤如下：

A，聚丙稀腈基碳纤维由纱架经导纱机构、张力控制机构进入偶联剂喷涂器；

B，聚丙稀腈基碳纤维上喷涂KH560溶剂，然后进入真空注射预浸装置浸渍高温环氧树脂，进入加热成型模具中固化成型，加热固化成型分为预热、凝胶、固化三个阶段，三个阶段的温度分别为：120℃～130℃、160℃～170℃、170℃～190℃；

C，进入烘干筒二次固化，烘干筒的进口温度为160℃～170℃，出口温度为150℃～160℃，得到固化的复合碳纤维线；

D，将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和玻纤带防护层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；

E，碳纤维复合芯线材引入浸渍容器中再次浸润涂胶，经烘箱加热160℃～170℃，再引入浸渍定型机构中进行浸渍定型，得到碳纤维复合芯；

F，将碳纤维复合芯收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将铝合金导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述张力控制机构对单根聚丙稀腈基碳纤维所施加的张力为40N～50N。